Biologijos konspektas

Chemijos pagrindai

Medžiaga – tai visa, kas užima tam tikrą erdvės dalį ir turi masę. Medžiagos būsenos gali būti: kieta, skysta, dujinė. Medžiagos sudarytos iš cheminių elementų. 98 proc. organizmo sudaro: anglis, vandenilis, deguonis, fosforas ir siera (CHNOPS).

Geležis yra vienas iš būtiniausių žmogaus organizmui mikroelementų. Jeigu jos trūksta, gali prasidėti metabolitiniai pakitimai. Šiuo metu dėl geležies trūkumo organizme kenčia apie 15% pasaulio gyventojų. Išsivysčiusiuose, besivystančiuose ir atsilikusiuose pasaulio regionuose— visur geležies trūkumas tapo pasaulinės reikšmės problema. Geležies turi dauguma natūralių produktų: raudona mėsa, vištiena, jūros gėrybės, daržovės, vaisiai, grūdai ir jų gaminiai.

Vyrams geležies atsargas papildyti reikia rečiau, nes jos į organizmą užtektinai patenka su maistu, o moterims – dažniau, nes menstruacinio ciklo, gimdymo metu jos netenka daug kraujo. Daugiausia geležies organizmui reikia nėštumo metu. Geležies trūkumas, kurį dažnai jaučia sportininkai, turintys didelį fizinį krūvį, yra mažakraujystės priežastis.

Tarptautinės Sveikatos apsaugos organizacijos duomenimis, geležies deficitine mažakraujyste serga apie 30% nėščiųjų. Daugelis vaikų, pagimdytų mažakraujyste sergančių moterų,, serga bronchine astma, yra silpni ir blogai vystosi. Net nedidelis geležies trūkumas lemia nuovargį, jėgų praradimą, atsparumo ligoms sumažėjimą, atminties susilpnėjimą ir skydliaukės funkcijų sutrikimus. Maži vaikai, stokojantys geležies, lėčiau auga ir vystosi. Geležies pasisavinimą mažina kava bei stipri arbata, nekokybiška ir netaisyklinga mityba. Geležis reikalinga daugeliui organizmo funkcijų, kurių svarbiausia – pernešti deguonį iš plaučių į kitus organus ir sistemas. Be to, geležis yra sudėtinė daugelio fermentų ir organizmo baltymų dalis, dalyvaujanti DNR ir cholesterino sintezėje. Geležis įeina į raudonųjų kraujo kūnelių baltymo hemoglobino sudėtį. Ji dalyvauja pernešant deguonį iš plaučių į audinius ir anglies dvideginį iš audinių į plaučius. Geležis įeina raumenų baltymo mioglobino sudėtį. Šis cheminis elementas yra daugelio fermentų sudėtinė dalis, dalyvauja tam tikruose medžiagų apykaitos procesuose. Jei trūksta geležies, slopinamas raudonųjų kraujo kūnelių susidarymas, mažėja hemoglobino koncentracija, prasideda mažakraujystė, kuri pasireiškia fizinio ir protinio darbingumo, organizmo atsparumo sumažėjimu. Rekomenduojamo paros maisto davinio geležies kiekis – 10 mg vyrams, 15 mg moterims. Nėščioms moterims per parą papildomai reikia 10 mg geležies. Geležies yra kepenyse, mėsoje, žuvyje, ankštiniuose augaluose, riešutuose, rupaus malimo grūdiniuose produktuose, žaliose lapinėse daržovėse. Iš gyvulinių maisto produktų geležis pasisavinama daug geriau negu iš augalinių. Geležies pasisavinimą skatina vitaminas C ir kitos organinės rūgštys, o slopina taninai, kurių turi arbatžolės, kiaušiniai, tam tikros mineralinės medžiagos.

Natris yra svarbi organizmo skysčių dalis. Nuo natrio kiekio priklauso skysčių tūris: daugėjant organizme natrio, skysčių tūris didėja, ir atvirkščiai. Natris veikia nervų ir raumenų aktyvumą, sujaudinimo sklidimą. Natrio perteklius žmogaus organizmui nenaudingas, nes gali padidėti kraujospūdis, organizme susikaupti skysčių. Daugiausia natrio gaunama su valgomąja druska ir maisto produktais, kuriuos gaminant dedama druskos (konservais, dešromis, sūriais, duona ir kt.). Patariama per dieną suvartoti ne daugiau kaip 6 g valgomosios druskos, įskaitant ir druskos kiekį, esantį maisto pramonės produktuose.

Kalis yra sudedamoji ląstelių protoplazmos dalis. Veikdamas kaip natrio antagonistas, jis reguliuoja skysčių pusiausvyrą organizme. Jis būtinas širdies, skeleto raumenų, nervų sistemos darbui. Trūkstant kalio, didėja kraujospūdis, atsiranda širdies veiklos sutrikimai, raumenų silpnumas. Kalio perteklius taip pat žalingas, nes sukelia toninius raumenų susitraukimus, elektrokardiogramos  pokyčius. Kalio turi bulvės, pomidorai, bananai, ankštiniai augalai, riešutai, pienas ir kiti maisto produktai.

Kalcis dalyvauja susidarant kaulams ir dantims, todėl svarbu, kad jo netrūktų nėščių moterų, vaikų ir paauglių maisto davinyje. Kalcio trūkumas maiste – vienas iš osteoporozės (kaulų išretėjimo) senatvėje rizikos veiksnių. Be to kalcis dalyvauja susitraukiant skeleto ir širdies raumenims, jis reikalingas nervų sistemos, vidinės ir išorinės sekrecijos liaukų veiklai, kraujo krešėjimo procesams. Daugiausia kalcio gaunama su pieno produktais. Jo yra brokoliuose, špinatuose ir kitose tamsiai žaliose lapinėse daržovėse, žuvų kauluose.

Magnis būtinas formuojantis skeletui, nervų ir raumenų jaudrumui, daugelio fermentų veiklai. Magnio stoka gali sukelti raumenų skausmus ir silpnumą, kraujospūdžio didėjimą, dažną širdies plakimą, net skilvelių virpėjimą ar staigų širdies sustojimą. Magnis gaunamas su pieno produktais, žaliomis lapinėmis daržovėmis, riešutais, duona ir kitais grūdiniais produktais.

Fosforas svarbus energijos apykaitai, baltymų sintezei, lipidų pernešimui,formuojantis kaulams ir dantims. Žmogus gauna fosforo su pieno produktais, mėsa, žuvimi, bulvėmis, daržovėmis, grūdiniais produktais.

Anglis ir vandenilis yra pagrindiniai organinių molekulių elementai. Organinės molekulės lemia visų gyvųjų organizmų sandarą ir funkcijas. Visi gyvi organizmai turi angliavandenių, baltymų, lipidų ir nukleorūgščių.

Funkcinės grupės ir izomerai padidina organinių molekulių įvairovę. (Funkcinė grupė – tai tam tikrų atomų grupės, izomerai – tai molekulės sudarytos iš vienodų atomų, tačiau skiriasi jų išsidėstymas.

Hidrofilinės molekulės – tirpsta vandenyje, o hidrofobinės – ne.

Mažos organinės molekulės vadinamos monomerais, jos gali būti didelių organinių molekulių – polimerų – dalimi. Monosacharidas – monomeras; polisacharidas – polimeras. Riebalai, lipidai, baltymai, nukleorūgštys – polimerai.

Angliavandeniai

Angliavandeniams priklauso: monosacharidai, disacharidai ir polisacharidai.

Monosacharidai: gliukozė (energijos šaltinis), fruktozė (energijos šaltinis, randama tik augaluose), ribozė (RNR dalis), deoksiribozė (DNR dalis).

Disacharidai: sudaryti iš dviejų monosacharidų; laktozė (pieno angliavandenis), maltozė (gausu grūdinėse kultūrose, energijos šaltinis), sacharozė (energijos šaltinis).

Polisacharidai: sudaryti iš daugiau nei dviejų monosacharidų; krakmolas (randamas tik augaluose, energijos šaltinis), glikogenas (randamas gyvūnuose ir grybuose, gaminamas iš gliukozės kepenyse, o raumenyse – skaidomas į gliukozę, energijos šaltinis), celiuliozė ( grandinė ilga ir standi, tai tinkama statybinė medžiaga, randamas tik augaluose, atlieka atraminę ir apsauginę funkcijas, kuo augalas senesnis, tuo jame daugiau celiuliozės, plačiai naudojama žmonių praktinėje veikloje), chitinas (randamas kai kurių gyvūnų kūno dangoje ir grybų sienelėse, atlieka apsauginę ir atraminę funkcijas, molekulėje yra amino grupė).

Lipidai

Dauguma netirpūs vandenyje, nes neturi polinių grupių. Saugo šilumą, teikia energijos.

Sudaryti iš riebiųjų rūgščių ir glicerolio. Riebalų rūgštis – angliavandenis su karboksilo (rūgšties) grupe, tirpi vandenyje. Rūgštys gali būti sočiosios ir nesočiosios. Sočios turi tik viengubas jungtis, nesočiosios turi dvigubą jungtį. Lipidai su sočiosiomis riebalų rūgštimis kambario temperatūroje yra kietos būsenos, o su nesočiosiomis – skystos būsenos.

Riebalai (trigliceridai) turi 3 riebių rūgščių grupes. Tai ilgalaikės energijos atsargos, molekulėje daugiau energijos, nei angliavandeniuose, nes nėra vandens molekulių. Taip apt atlieka termoreguliacinę funkciją.

Vaškai tai ilgos grandinės, turinčios riebalų rūgščių ir alkoholių. Netirpūs vandenyje. Atlieka apsaugines funkcijas (augalų kutikulė – vaško sluoksnis, neleidžiantis garinti vandenį ir saugantis nuo mikroorganizmų), vandens gyvūnai sutepa kailį, kad neperšlaptų ir nesušaltų, bitės vašką naudoja kaip statybinę medžiagą.

Fosfolipidai turi fosfato grupę. Molekulė turi polinę ir nepolinę dalis. Vandenyje išsidėsto dviem sluoksniais. Yra ląstelės membranos sudėtinė dalis, reguliuoja medžiagų pernašą.

Steroidai – tai lipidai, sudaryti iš 4 žiedų karkaso. Reikalingi augimo hormonų gamybai. Jų gamybai naudojamas cholesterolis.

Baltymai

Sudaryti iš aminorūgščių. Statybinė organizmo medžiaga, dalyvauja metabolizme (medžiagų apykaita), raumenų struktūrinė dalis, fermentai, hormonai, medžiagų nešikliai, plazminės membranos dalis.

Aminorūgštys sudarytos iš karboksilo ir amino funkcinių grupių, kurios abi, esant normaliam pH ir optimaliai temperatūrai, buūna jonizuotos, t.y. hidrofilinės. Jos tarpusavyje jungiasi peptidine jungtimi. Aminorūgštims specifines savybes suteikia jų sudėtyje esantis radikalas. Visuose gyvuose organizmuose randama tik 20 aminorūgščių rūšių.

Peptidas – tai baltymas sudarytas iš ne daugiau kaip 2 aminorūgščių, polipeptidas savo sudėtyje turi daugiau nei 2 aminorūgštis.

Denatūracija – baltymo struktūros pakitimas ar suradymas, nutraukiant jungtis. Dažniausiai baltymai denatūruoja dėl pH, temperatūros ir UV spindulių pokyčių.

Nuo erdvinės baltymo struktūros priklauso baltymo funkcijos.

Pirminė baltymo struktūra – pati paprasčiausia. Aminorūgščių, susijungusių peptidinėmis jungtimis, seka. Kiekvienas baltymas turi jam būdingą aminorūgščių seką.

Antrinė baltymo struktūra susidaro, kai polipeptido grandinė susirango ir erdvėje užima tam tikrą padėtį. Gali būti alfa spiralės arba beta klostės.

Tretinę baltymo struktūrą turi globuliniai baltymai. Juose yra ir alfa spiralės, ir beta klostės, suteikiančios molekulei stabilią formą.

Ketvirtinė baltymo struktūra būdinga baltymui, turinčiam daugiau nei vieną polipeptidą (pvz.: hemoglobinas).

Nukleorūgštys

Nukleorūgštys sudarytas iš nukleotidų. Nukleotidai sudaryti iš fosfato, cukraus ir azoto turinčios bazės. Nukleotidai dalyvauja ląstelės medžiagų apykaitos procesuose (fermentų sudedamoji dalis).

Nukleorūgštys (DNR) yra genetinė medžiaga, kurioje saugoma informacija, tokių pat DNR kopijų sintezei; informacija, kokia eilės tvarka turi būti jungiamos aminorūgštys gaminant baltymus. RNR yra baltymų sintezės tarpininkas.

DNR ir RNR palyginimas

Purinai (adeninas ir guaninas)jungiasi su pirimidinais (citozinas ir timinas): timinas – adeninas (T – A), guaninas – citozinas (G – C). Susijungusios bazės vadinamos komplementariosiomis poromis (idealiai atitinkančios viena kitą).

Adenozintrifosfatas (ATP) sudarytas iš adenino, ribozės ir 3 fosfato grupių. ATP molekulė turi daug energijos, nes 2 galinės fosfatinės jungtys nėra tvirtos. Nutrūkus jungtims, atiduodama energija ir ATP pavirsta ADP (adenozindifosfatu).

Ląstelės sandara ir veikimas

Ląstelė – visų gyvybės formų mažiausias vienetas.

Ląstelės teorija teigia, kad ląstelės gali daugintis, naujos ląstelės atsiranda tik iš kitų, jau esančių ląstelių. Jos turi turėti pakankamą paviršiaus plotą, pro kurį vyktų medžiagų apykaita. Galima teigti, kad mažos ląstelės aktyviau sąveikauja su aplinka.

Dėl eukariotinės (ląstelė, turinti branduolį) kilmės yra kelios nuomonės:

Organoidai atsirado iš plazminės membranos;

Organoidai atsirado iš prarytų bakterijų, smulkių prokariotų (neturi branduolio) (mitochondrijos ir chloroplastai), susidarius simbiotiniams ryšiams. Įrodymai:

mitochondrijos ir chloroplastai panašaus dydžio ir sandaros į bakterijas;

turi dvigubą membraną, susidariusią iš jų membranos ir pūslelės membranos;

turi DNR ir dalijasi pusiau;

gali pasigaminti baltymų, ribosomos panašios į bakterijų ribosomas;

RNR bazių seka atitinka bakterijų RNR bazių seką.

Prokariotinė ląstelė

Bakterijos – prokariotinės ląstelės, priklausančios monerų karalystei.

Sandara:

Sienelė (turi baltymo – peptidoglikano), atlieka apsauginę funkciją.

Kapsulė – gleivinis sluoksnis, apsauginė funkcija.

Žiuželis – judėjimo funkcija.

Fimbrijos – atraminė, tvirtinimosi prie paviršiaus funkcija.

Plazminė membrana – medžiagų apykaitos reguliavimas.

Citoplazma – pusiau skysta terpė, užpildanti prokarioto vidų, joje vyksta organoidų ir medžiagų judėjimas ir cheminės reakcijos.

Mitochondrijos – vykdo baltymų sintezę.

Nukleoido zona – vien chromosoma, sauganti visą prokarioto genetinę informaciją.

Plazmidė – pūslelės su pagalbinėmis DNR molekulėmis.

Tilakoidai – jų sudėtyje yra chlorofilo, reaguoja į šviesą, turi tik fotosintetinantys prokariotai.

Bakterijos labai gerai ir greitai geba prisitaikyti prie aplinkos, įsisavinti medžiagas, jas sintetinti.

Eukariotinių ląstelių sandara

Eukariotinės ląstelės turi tikrą branduolį, kurį nuo citoplazmos skiria membrana. Jo vidų užpildo chromatinas. Taip pat yra organoidų, sudarytų iš membranų, atliekančių tam tikras funkcijas ir turinčių savitą struktūrą.

Eukariotinės ląstelės sandara

Branduolys. Saugoma genetinė informacija apie visas kūno ląsteles ir tų ląstelių medžiagų apykaitą. Ląstelėje yra pilnas genetinės informacijos rinkinys, tačiau funkcionuoja tik nedidelė dalis, o kita tik saugoma. Branduolys sudarytas iš: chromatino (iš jo, ląstelei dalijantis susidaro chromosomos), nukleoplazmos (pusiau skysta terpė), branduolėlių (juose sintetinama rRNR, kuo daugiau ląstelėje gaminama baltymų, tuo daugiau branduolėlių), branduolio apvalkalas, sudarytas iš dvigubos membranos, suteikia branduoliui formą, reguliuoja medžiagų apykaitą.

Ribosomos. Sudarytas iš rRNR (ribosominė RNR) ir baltymų. Jose vyksta baltymų sintezė. Ribosomų grupelės citoplazmoje vadinamos poliribosomomis (polisomomis). Ribosomos randamos šiurkščiajame endoplazminiame tinkle ir citoplazmoje.

Endoplazminis tinklas (ET). Sudarytas iš membraninų kanalėlių ir maišelių. Yra susijungęs su branduolio membrana. Šiurkščiajame ET sisntetinami baltymai. Lygusis ET yra šiurkščiojo ET tąsa. Neturi ribosomų. Sintetina membranoms reikalingus fosfolipidus, sėklidėse gamina testosteroną, perneša baltymus į Goldžio aparatą.

Goldžio aparatas. Sudarytas iš membranų. Į jį atnešami baltymai ir lipidai. Goldžio aparate yra fermentų, kurie modifikuoja baltymus ir lipidus. Iš jo šios medžiagos siunčiamos į įvairias ląstelės vietas. Šis procesas vadinamas sekrecija.

Lizosomos. Pūslelės esančios Goldžio aparate. Jose yra virškinimo fermentų. Jų dėka smulkinamos maisto medžiagos, naikinamos bakterijos, senos ląstelės dalys ir šis procesas vadinamas autolize.

Vakuolės. Geriau yra ištirtos augalų vakuolės. Augalų centrinė vakuolė suteikia ląstelei papildomą atramą iš vidaus. Vakuolėse kaupiamos maisto medžiagos, pigmentai, nuodingos medžiagos. Vakuolės gali šalinti vandens perteklių, skaidyti maisto medžiagas.

Chloroplastai. Priskiriami plastidėms. Taip pat joms priklauso amiloplastai (sandėliuojamas krakmolas), chromoplastai (kaupiami kitų spalvų pigmentai).

Chloroplastą sudaro dviguba membrana, gaubianti ertmę su skysčiu – stromą. Stromoje randama DNR, ribosomų, fermentų, sintetinančių angliavandenius. Membranų sistema stromos viduje vadinama tilakoidais, tilakoidų grupės – granomis. Chlorofilo randama tilakoido membranose.

Fotosintezė – tai procesas, kurio metu saulės energija paverčiama chemine energija, kaupiama angliavandeniuose.

Mitochondrija. Sudaryta iš dvigubo membraninio apvalkalo. Vidinė membrana sudaro raukšles, vadinamas kristomis. Jos padidina paviršių, reikalingą baltymams prijungti. Skystoji terpė vadinama matriksu, kuriame yra DNR, ribosomų ir fermentų. Fermentai skaido angliavandenius, išskiria energiją, taip pat sintetinami reikalingi baltymai.

Ląstelinis kvėpavimas – procesas, kurio metu angliavandeniuose susikaupusi cheminė energija paverčiama ATP. Energiją ląstelėms teikia ATP, kuri panaudojama visoms ląstelės funkcijoms atlikti.

Plazminė membrana. Sudaryta iš fosfolipidų, glikoproteinų (apsauginė funkcija) ir glikolipidų (apsauginė funkcija). Gyvūninėse ląstelėse aptinkama cholesterolio, kuris mažina plazminės membranos pralaidumą. Fosfolipidų sluoksnis aplink ląstelę skystas, nes savo sudėtyje turi nesočiųjų riebiųjų rūgščių. Fosfolipidas sudarytas iš hidrofobinės (nepolinės fosfolipido dalies – uodegėlės) ir hidrofilinės (polinės fosfolipido dalies – galvutės). Hidrofobinės dalys yra atsuktos į membranos vidų, o hidrofilinės – į išorę. Toks fosfolipidų išsidėstymas neleidžia membranai išsiklaidyti (nes ji – skysta), o tuo pačių reaguoti su vandenyje ir kitose medžiagose ištirpusiomis molekulėmis, vykdyti medžiagų apykaitą. Membranoje esantys baltymai gali laisvai judėti. Jų hidrofobinė dalis būna membranoje, o hidrofilinė – už jos ribų. Dauguma turi angliavandenių grandinėlę, kuri padeda atpažinti svetimkūnius ir apsaugoti ląstelę (gliko- – angliavandenis, proteinas – baltymas).

Abi membranos pusės yra skirtingos, skiriasi lipidais ir baltymais. Angliavandenių grandinėlės kiekvienoje ląstelėje yra specifinės, pagal jas galima nustatyti organizmo sistematinę padėti ir rūšį. Pagal šias grandinėles ląstelės atpažįsta viena kitą.

Kiekviena membrana turi tik jai būdingą baltymų rinkinį ir baltymų išsidėstymą. Baltymų funkcijos membranoje:

Kanalo baltymai. Sudaro sąlygas tam tikroms molekulėms ar jonams laisvai pereiti pro plazminę membraną.

Baltymai nešikliai. Atrankiai sąveikauja tik su tam tikromis molekulėmis ar jonais ir juos perneša pro plazminę membraną.

Baltymai receptoriai. Yra tokios formos, kad prie jo gali prisijungti tik specifinės molekulės ir sukelti ląstelės viduląstelinį atsaką.

Baltymai, pagal kuriuos atpažįstamos ląstelės. Svarbūs transplantuojant organus ir audinius. Jie atpažįsta svetimkūnius.

Kataliziniai baltymai. Katalizuoja tam tikras reakcijas ir tiesiogiai dalyvauja medžiagų apykaitos procesuose.

Baltymai taip pat suteikia plazminei membranai formą ir palaiko nuolatinę jos būseną.

Medžiagų pernaša pro plazminę membraną

Plazminė membrana yra puslaidė, nes leidžia prasiskverbti kai kurioms molekulėms. Ji yra atrankiai laidi, nes kai kurios molekulės lengvai ir greitai prasiskverbia, o kai kurios – sunkiai. Molekulių pernaša gali būti aktyvi arba pasyvi. Aktyviai pernašai reikia energijos (ATP), o pasyviai energijos nereikia. Pasyviosios pernašos būdai:

Difuzija;

Palengvinta pernaša.

Aktyviosios pernašos būdai:

Aktyvioji pernaša;

Egzocitozė;

Endocitozė ir fagocitozė;

Pinocitozė.

Difuzija. Tai fizinis procesas. Jos metu molekulės juda iš didesnės medžiagų koncentracijos į mažesnę medžiagų koncentraciją, t.y. pagal koncentracijos gradientą (koncentracijos gradientas – tai medžiagų koncentracijos skirtumas). Ląstelėse difuzijos būdu gali judėti labai nedaug molekulių, tik tirpios lipiduose, dujos, vanduo.

Osmosas – tai vandens difuzija pro plazminę membraną iš mažesnės medžiagų koncentracijos į didesnę medžiagų koncentraciją. Tokiu atveju visada medžiagos ir vanduo juda skirtingomis kryptimis, o tai padeda ląstelei greičiau sulyginti medžiagų koncentracijos gradientus. Vandens koncentracijos gradientas vadinamas osmosiniu slėgiu. Gyvuose organizmuose osmosas vyksta nuolatos. Toniškumas – tai dviejų tirpalų osmosinių slėgių skirtumas. Tirpalai gali būti:

Izotoniniai – medžiagų koncentracija abiejuose tirpaluose vienoda, todėl medžiagos ir vanduo nejuda arba juda tolygiai.

Hipotoniniai – vandens koncentracija didesnė už ląstelės ribų, todėl vanduo veržiasi į ląstelę ir gali sukelti jos organoidų sprogimą. Jaunuose augaluose tai naudinga, nes hipotoninis tirpalas sukelia turgorinį slėgį (spaudimas iš vidaus) ir palaiko augalų formą.

Hipertoniniai – vandens koncentracija didesnė ląstelėje, todėl vanduo veržiasi iš jos ir ląstelė subliūkšta (susitraukia, netenka jai būdingos formos).

Medžiagoms į ląstelę padeda greitai patekti baltymai nešikliai. Jie yra specifiniai ir sąveikauja tik su tam tikromis medžiagomis.

Palengvintoji pernaša. Padeda patekti į ląstelę netirpioms lipiduose medžiagoms (gliukozei, aminorūgštims). Laikinai susijungia su baltymais nešikliais ir pernešamos pro plazminę membraną. Šiai pernašai energija nenaudojama.

Aktyvioji pernaša. Jos metu medžiagos juda į didesnę medžiagų koncentraciją iš mažesnės medžiagų koncentracijos. Pernašai naudojami baltymai nešikliai ir energija. Energija naudojama baltymo ir pernešamos molekulės jungčiai sudaryti.

Baltymas nešiklis dalyvaujantis Na ir K jonų pernašoje vadinamas natrio – kalio siurbliu. Šis siurblys ypač svarbus raumeninėms ir nervinėms ląstelėms. Natrio jonai siurbiami iš ląstelės, o kalio jonai – į ją. ATP padeda baltymui nešikliui pakeisti savo formą taip, kad iš vienos pusės jis galėtų prie savęs prijungti Na, o iš kitos – K. Šių jonų apykaita ląstelėje svarbi vandens osmoso reguliavimui.

Egzocitozė. Goldžio aparate susidariusios pūslelės susilieja su plazmine membrana ir pašalinamos iš ląstelės.

Endocitozė. Susidariusios pūslelės perneša medžiagas į ląstelę. Pūslelės susiformuoja iš plazminės membranos.

Fagocitozė. Organizme ląstelės praryja kita ląsteles (svetimkūnius, pasenusias ar ligotas ląsteles), jas suskaido ir pašalina iš organizmo. Tai vienas iš organizmo savisaugos būdų. Žmogaus organizme šią funkciją atlieka fagocitai – kraujo ląstelės (leukocitų rūšis).

Pinocitozė. Pūslelės susidaro aplink skysčio lašelius ir juos įneša į ląstelę (pinocitozę ypatingai aktyviai atlieka augalų šaknų ląstelės).

Receptorinė endocitozė. Šioje pernašoje dalyvauja specifiniai receptoriniai baltymai ir į ląstelę atnešamos tik tam tikros, specifinės medžiagos. Tai viena iš pinocitozės formų.

Ląstelių sandaros specializacija ir prisitaikymas atlikti specifines funkcijas

Augalinė ląstelė. Turi sienelę. Jos storis priklauso nuo ląstelės paskirties. Sienelėje yra celiuliozinių skaidulų, kurios ją sutvirtina. Pektinai, esantys sienelėje, leidžia jai temptis, ląstelei augant. Sumedėjusių augalų ląstelėse yra antrinės sienelės, kuriose daug celiuliozinių skaidulų, taip randama lignino. Šios medžiagos ypatingai sutvirtina sieneles ir palaiko formą, bei gerai apsaugo. Sienelėse yra kanalėlių tinklas, kuriuo ląstelės keičiasi medžiagomis.

Fotosintezę atliekančios ląstelės beveik nesumedėja, visos būna gyvos, turi daug chloroplastų ir žaliojo pigmento – chlorofilo, kuris suteikia ląstelei žalią spalvą. Spalvotų pigmentų turinčios ląstelės paprastai atlieka apdulkintojų viliotojų funkciją. Ląstelės apsaugančios augalus nuo parazitų savyje gamina apsaugines medžiagas (paprastai baltymus), jų sandara būna pritaikyta būtent šių medžiagų gamybai. Ląstelės, kaupiančios maisto medžiagas (krakmolą) savyje turi stambias centrines vakuoles ir t.t.

Gyvūninė ląstelė. Turi viršląstelinį matriksą, kuris sudarytas iš netirpių glikoproteinų. Jis užpildo tarpuląsčius, yra atraminis elementas, turi įtakos ląstelių vystymuisi, migravimui, formai ir funkcijoms. Jame taip pat randama kolageno ir elastino. Kolagenas suteikia stiprumo, o elastinas – tamprumo. Gyvūninės ląstelės tarpusavyje jungiasi 3 būdais:

Desmosinė jungtis. Ląstelės susijungusios tampriomis jungtimis, todėl audiniai gali susitraukti ir išsitempti (raumenys, širdis, skrandis, šlapimo pūslė).

Glaudžioji jungtis. Sudaranti barjerą ir nepraleidžianti tam tikrų medžiagų (inkstai, žarnų sienelės).

Plyšelinė jungtis. Leidžia ląstelėms sąveikauti (širdies ir lygieji raumenys).

Gyvūninės ląstelės, kaip ir augalinės, turi specifines funkcijas, todėl ir jų sandara gali būti specifinė. Organoidų kiekis ir išsivystymas priklauso nuo ląstelės funkcijos. Ląstelė, kurioje gaminama daug baltymų (kasos ląstelės) turi gerai išvystytą šiurkštųjį ET ir daug ribosomų. Raumeninėse ląstelėse daug mitochondrijų, nes ten ypatingai aktyviai skaidoma gliukozė ir vykdomas viduląstelinis kvėpavimas. Inkstų ir kepenų ląstelėse svarbi plazminės membranos veikla, nes ten atliekamas aktyvus medžiagų filtravimas. Labiausiai specializuotos yra nervinės ląstelės ir eritrocitai. Šios ląstelės negali pačios dalintis. Nervinės ląstelės gaminamos tik embriono stadijoje, o vėliau gyvenimo eigoje neatnaujinamos, o tik žūsta. Eritrocitai gaminami kaulų čiulpuose, branduolys sunykęs, o jų sudėtyje pagrindinę dalį užima baltymas – hemoglobinas, atsakingas už deguonies ir anglies dioksido pernešimą. Eritrocitai yra disko formos, kad galėtų kuo daugiau prie savęs prijungti ir pernešti dujų. Kaulo ląstelėse yra daug kalcio, kuris suteikia jos tvirtumo ir padeda palaikyti kūno formą. Ląstelės forma taip pat priklauso nuo atliekamos funkcijos.

Fermentai ir energija

ATP yra ląstelių energijos šaltinis. Organizme ATP gaminamas nuolatos iš ADP ir P (adenozindifosfatas + fosfatas).

ATP tinka įvairiausioms cheminėms reakcijoms, skylant ATP į ADP ir P išsiskiria nemažai energijos. Tuo pačiu ATP ir skyla, ir gaminasi. ATP naudojama:

Cheminiams darbui atlikti;

Pernašos darbui atlikti;

Mechaniniams darbui atlikti.

Kiekviena cheminė reakcija yra medžiagų apykaitos reakcijų grandinės dalis. Grandinės pradžia – konkreti reakcijoje dalyvaujanti pradinė medžiaga, o pabaiga – galutiniai reakcijos produktais.

Tam tikra reakcijų tvarka leidžia vienai reakcijų grandinei veikti kitas, nes skirtingose grandinėse kai kurios molekulės yra bendros. Todėl taupiau naudojama energija.

Fermentas – tai baltymo molekulė, kuri veikia kaip organinis katalizatorius, pagreitinantis cheminių reakcijų eigą. Fermentinėse reakcijose dalyvaujančios pradinės medžiagos vadinamos to fermento substratais.

1

fermentas

E1 E2 E3

A B C D

E1 produktas E2 produktas galutinis produktas

ir E2 substratas ir E3 substratas

schema

Molekulės gali viena su kita nereaguoti, kol jos nėra aktyvuotos.

Fermentas ir substratas sudaro kompleksą. Ta vieta, kuria jungiasi fermentas ir substratas, vadinama aktyviuoju centru. Fermento aktyvusis centras turi atitikti substratą, tik tada vyksta cheminė reakcija. Fermentas gali šiek tiek pakisti tam, kad geriau prisitaikytų prie substrato. Po cheminės reakcijos fermentas atskyla nuo produkto ir grįžta į pirminę būseną.

Kai kurie fermentai gali tiesiogiai dalyvauti cheminėse reakcijose (tripsinas skaido baltymus).

Kartais iš to paties substrato gali susidaryti keli produktai, tai priklauso nuo to, kokio fermento yra ląstelėje ar koks fermentas tuo metu yra aktyvus. Kiekvienai reakcijai reikalingas savas fermentas:

Lipidus dvylikapirštėje žarnoje skaido lipazė. (beveik neutrali terpė, silpnai šarminė)

Pepsinai – į skrandį atkeliaujančius baltymus. (rūgštinė terpė)

Maltozę (angliavandenis) – maltazė, skaido burnoje. (šarminė terpė)

Tripsinas – baltymus dvylikapirštėje žarnoje. (silpnai šarminė terpė)

Seilių amilazė – burnoje esančius angliavandenius. (šarminė terpė)

Kasos amilazė – dvylikapirštėje esančius angliavandenius. (silpnai šarminė terpė)

Laktozę (pieno angliavandenis) skrandyje skaido laktazė (rūgštinė terpė), tačiau šio fermento turi vaikai, o suaugusiųjų organizme šis fermentas gali būti ir nebegaminamas, todėl jų organizme gali būti nevirškinamas pienas (paleidžiami viduriai). Kai nebegaminamas šis fermentas, žmogus dažniausiai nebenori gerti pieno (dažniausiai paauglystėje), vėliau šio fermento gamyba vėl gali būti atnaujinama ir žmogus gali vėl normaliai valgyti ir gerti pieno produktus. Jei neatsinaujina laktazės gamyba, žmogus visą likusį gyvenimą negalės (nenorės) valgyti ar gerti pieno produktų.

Ribonukleazė skaido ribonukleorūgštis ląstelių branduoliuose.

Fermentų veiklą įtakojantys veiksniai:

Pakankamas substrato kiekis;

Optimali temperatūra;

Optimali pH terpė.

Fermentas yra baltymas, todėl pakitus optimaliai aplinkai jis gali denatūruotis. Denatūracija gali būti dalinė arba visiška. Dalinė bus tuo atveju, kai aplinkos pokyčiams normalizavusis, fermentas vėl pradės normaliai funkcionuoti (pavyzdžiui: žmogui pakilo temperatūra, jo virškinimo sistemos veikla yra sutrikusi (dingsta apetitas, o jei pavalgo, pradeda pykinti), nes fermentai denatūravosi ir nebegali katalizuoti virškinimo cheminių reakcijų. Kai žmogui kūno temperatūra vėl tampa normali, jis vėl nori valgyti ir jo virškinimo sistema pradeda normaliai veikti, nes fermentai vėl tapo normalios erdvinės sandaros ir gali katalizuoti chemines reakcijas). Visiška denatūracija – tai negrįžtamas procesas, jos metu fermentas žūsta (nudeginti plaukų galai nuo chemikalų ar karščio, juos dažant, džiovinant karšta oro srove).

Aktyvaus fermento kiekis nulemia reakcijos greitį. Fermentą suaktyvina ir sustabdo jį koduojantys genai.jo aktyvumas reguliuojamas prijungiant prie jo fosfato grupę ar pašalinant. Fosfatas gaunamas iš ATP.

Fermentai gali būti inhibuojami (stabdomi). Konkurencinė inhibicija – panašios molekulės užima fermentų aktyvųjį centrą, nustumdamos tikrąjį substratą ir fermento veikla sustabdoma. Nekonkurencinė inhibicija – molekulė prisijungia prie fermento, bet ne prie aktyviojo centro. Fermento veiklą gali sustabdyti jo pagamintas produktas konkurencinės inhibicijos būdu. Inhibicija grįžtamuoju ryšiu – grandininės reakcijos galutinis produktas prisijungia prie pirmojo fermento ir sustabdo jo veiklą.

Daugelis nuodingųjų medžiagų yra fermentų inhibitoriai.

Fermentų veiklai gali padėti neorganiniai jonai, jie vadinami kofaktoriais arba organinės (bet ne baltymų) molekulės, vadinamos kofermentais. Kofermentais dažnai yra vitaminai ar sudedamoji jų dalis. Kai trūksta kofaktorių ar kofermentų fermentinės reakcijos nevyksta.

Fotosintezė

Fotosintezė – tai saulės šviesos virsmas angliavandenių chemine energija.

Saulės šviesos energijos šaltinis yra saulės radiacija. Šios energijos vienetas – fotonas. Trumpabangės radiacijos fotonai turi daugiau energijos, negu ilgabangės radiacijos fotonai. Daugiausia energijos turi trumpabangio ultarvioletinio spinduliavimo fotonai (jie suskaido organines molekules). Fotosintezei panaudojama tik regimoji šviesa. Žemės paviršių pasiekia tik 42 procentai saulės radiacijos. Daug energijos turinčias bangas sugeria ozono sluoksnis, mažai energijos turinčias bangas – vandens garai, anglies dioksidas.

Šviesos bangas sugeria chlorofilas a ir chlorofilas b. Karotinoidai sugeria kitų ilgių bangas (vadovėlyje 7.1 schema). Pigmentai sugeria tik 2 procentus energijos patenkančios į Žemę.

Fotosintezės fazės

Stroma – tai tirpalas su daugybe fermentų, kur anglies dioksidas prijungiamas prie organinės molekulės, o paskui redukuojamas. Stromos viduje yra membraniniai maišeliai, vadinami tilakoidais. Jų krūvelės vadinamos granomis. Tilakoidai vienas su kitu sujungti ertmėmis. Jų membranose aptinkamas chlorofilas a ir b, bei kiti pigmentai. Pigmentai sugeria saulės energiją, kuri sužadina elektronus, kurie naudojami anglies dioksido redukcijai stromoje.

Fotosintezę sudaro 2 fazės:

Nuo šviesos priklausanti fazė, tai reakcijų grandinė, negalinti vykti be šviesos ir nepriklausanti nuo temperatūros. Ši fazė vyksta tilakoiduose, kur yra pigmentų. Sugeria violetinę, mėlyną ir raudoną šviesas. Jos metu vyksta šviesos energijos sugėrimo reakcijos.

Nuo šviesos nepriklausanti fotosintezės fazė. Gali vykti ir be šviesos. Vyksta stromoje. Tai sintezės reakcijos, kurių metu tilakoide susidariusios ATP ir NADPH (organinis junginys, nuo kurio lengvai atskyla vandenilis, išsiskiria reikalinga energija, o H panaudojamas anglies dioksido redukcijai, t.y. angliavandenio gamybai) molekulės naudojamos anglies dioksido redukavimui.

Fotosintezės antrojoje fazėje šviesa nereikalinga. Reakcijos vyksta tik tada, kai ląstelėse yra anglies dioksido, ATP ir NADPH. Visos šios cheminės reakcijos yra fermentinės. Jų metu anglies dioksidas virsta angliavandenio molekulės dalimi. Reikalinga energija gaunama iš ATP ir NADPH. Iš NADPH taip pat gaunami reikalingi H jonai.

R

PGAL

Fruktozės fosfatas

Sacharozė Riebiųjų rūgščių Aminorūgščių gamyba

gamyba

Gliukozės

fosfatas

krakmolas celiuliozė

edukcijos reakcijos vyksta stromoje. Visa jų visuma vadinama Kalvino ciklu. Ciklo galutinis produktas kartu yra ir pradinis jo reagentas. Jam susidarius ciklas prasideda iš naujo. Šio ciklo produktas vadinamas PGAL, kuris gali būti paverstas įvairiomis organinėmis molekulėmis, priklausomai nuo to, kokių medžiagų tuo metu augalui reikia.

Vandens augaluose, ekstremaliose sąlygose augančiuose augaluose fotosintezė vyksta kitaip, t.y. skiriasi Kalvino ciklai.

Augalo lape yra žiotelės, pro kurias vyksta dujų ir vandens apykaita. Kai sausa ir karšta, žiotelės užsiveria, tam, kad taupytų vandenį. Joms užsivėrus, lape anglies dioksido koncentracija sumažėja, deguonies padidėja. Ši reakcijų seka vadinama fotokvėpavimu, nes joje dalyvauja šviesa, yra naudojamas deguonis, o į aplinką išskiriamas anglies dioksidas. Todėl esant sausam ir karštam orui dominuoja tie augalai, kuriuose nevyksta fotokvėpavimas.

Vykstant normaliam fotosintezės ciklui yra sintetinamas angliavandenis, o į aplinką išskiriamas deguonis, kaip šalutinis produktas, likęs nuo anglies dioksido suskaidymo.

Kvėpavimas

Ląstelinis kvėpavimas – tai visuma medžiagų apykaitos reakcijų, kurių metu angliavandeniai ar kiti apykaitos produktai skaidomi, o skaidymo metu susidaro ATP. Aerobinis kvėpavimas – procesas, kuriam reikalingas deguonis ir jo metu gliukozė suskaidoma į anglies dioksidą ir vandenį. Reakcijos metu gliukozė yra oksiduojama, o deguonis redukuojamas.

Aerobinio kvėpavimo metu, gliukozės molekulėje energija atpalaiduojama lėtai, tad ATP molekulės gaminamos pamažu. Todėl energija labai taupiai naudojama. Gliukozei skylant pakopomis susidaro 36 ATP molekulės.

Kvėpavimo reakcijos yra fermentinės reakcijos.

7.1. Kvėpavimo etapai

1. Glikolizė. Tai gliukozės molekulės skilimas i 2 piruvato molekules ir susidaro 2 ATP molekulės. Šis etapas vyksta ląstelės citoplazmoje ir jam nereikia deguonies. Glikolizė yra būdinga visiems gyviems organizmams. Po glikolizės, tolesnis piruvato molekulių skaidymas vyksta mitochondrijose ir yra reikalingas deguonis. Jeigu deguonies nėra, prasideda rūgimas.

Mitochondrijose yra elektronų pernašos sistema, ten vyksta pereinamoji reakcija ir Krebso ciklas. Piruvatas suskaidomas iki anglies dioksido ir vandens. Pereinamoji reakcija ir Krebso ciklas vyksta matrikse, kur reikalingi fermentai.

2 Pereinamoji reakcija. Ji jungia glikolizės ir Krebso ciklo reakcijas.jos metu išsiskiria anglies dioksidas.

3. Krebso ciklas. Tai ratu vykstančios medžiagų apykaitos grandininės reakcijos. Vienai gliukozės molekulei suskaidyti reikia dviejų Krebso ciklų. Šio etapo metu pagaminamos 2 ATP molekulės. Vyksta mitochondrijos matrikse.

4. Elektronų pernašos sistema. Ją sudaro baltymai nešikliai, kurie surenka atskilusius elektronus. Perduodami vienas kitam, išskiria energiją, kuri panaudojama ATP molekulių gamybai. Energijos netekusius elektronus prisijungia deguonis ir sureagavęs su vandeniliu pavirsta vandeniu. Elektronų pernašos sistemoje pagaminamos 32 ATP molekulės.

Aerobinio kvėpavimo metu iš viso pagaminamos 36 ATP molekulės.

7.2. Rūgimas – anaerobinis kvėpavimas

Vyksta tada, kai nėra deguonies. Pirmiausia vyksta glikolizė, po to piruvatas verčiamas į laktatą arba alkoholį ir anglies dioksidą.

Laktatą gamina anaerobinės bakterijos (pieno rūgšties bakterijos). Pramonėje jos naudojamos gaminant izopropanolį, sviesto rūgštį, acto rūgštį, alkoholį.

Žmogaus organizme laktatas susidaro tada, kai Krebso ciklas nespėja oksiduoti piruvato. Dėl raumenyse vykstančio rūgimo jaučiamas raumenų skausmas ir jis būna tol, kol neskaidoma organizme esanti visa pieno rūgštis. Deguonies įsiskolinimas – tai deguonies kiekis, kurio reikia sunaikinti pieno rūgščiai ir atstatyti ATP molekulių kiekiui. Pieno rūgštis žmogaus organizme neutralizuojama kepenyse.

Rūgimo metu pagaminama tik 2 ATP molekulės, tačiau labai greitai. Augalų ar augalinės kilmės produktų rūgimo metu susidaro ne pieno rūgštis, o etilo alkoholis.

7.3. Katabolizmas ir anabolizmas

Katabolizmas – tai skaidymo reakcijos. Jose gali dalyvauti ne tik angliavandeniai, bet ir riebalai bei aminorūgštys. Skaidant riebalus pagaminamos 109 ATP molekulės. Todėl riebalai yra efektyvi energijos saugojimo forma. Aminorūgštys išskiria daug mažiau energijos, be to galutiniai produktai yra nuodingi žmogaus organizmui (karbamidas – šlapimo rūgštis).

Anabolizmas – tai molekulių gamyba, jo metu vienos molekulės gali virsti kitomis molekulėmis. Tai ir yra ląstelių medžiagų apykaitos junginių bendrasisi fondas. Tokiu būdu angliavandenių perteklius paverčiamas riebalais. Kai kurie Krebso ciklo junginiai gali būti verčiami aminorūgštimis (tai pakeičiamos aminorūgštys, kurių nebūtina gauti su maistu). 9 aminorūgštys yra nepakeičiamos, t.y. organizme nesintetinamos, todėl jas galima gauti tik su maistu.

Ląstelės ciklas ir jo etapai

Prokariotinių ląstelių dalijimasis

Prokariotai – tai bakterijos. Dauginasi nelytiniu būdu. Palikuonys visiškai identiški motininei ląstelei. Ląstelės dalijasi pusiau – tai vadinama skilinu. Prieš pasidalijimą DNR padvigubėja. Viena chromosoma nukeliauja į vieną ląstelės polių, o kita – į kitą. Membrana suauga per vidurį ir atsiskiria. Taip susidaro 2 naujos vienodos tarpusavyje ląstelės.

Eukariotinės ląstelės gyvenimo ciklas

Eukariotinei ląstelei nesidalijant, DNR ir baltymai vadinami chromatinu. Ląstelei ruošiantis dalintis iš chromatino susidaro chromosomos. Kiekviena eukariotinė ląstelė turi savo unikalų rinkinį. Diploidiniame rinkinyje (2n) chromosomos turi antrininkus. Neporinis chromosomų rinkinys vadinamas haploidiniu rinkiniu (n).

Ląstelei dalijantis, dalijasi pirmiausia branduolys, o po to citoplazma. Somatinių ląstelių (nelytinių) branduolių dalijimasis vadinamas mitoze. Tai dalijimosi būdais, kai nepasikeičia chromosomų skaičius, nes dalijantis padvigubėja chromosomos, o tik po to pasidalija. Po pasidalijimo pasidalijusių ląstelių genetinė medžiaga lieka identiška motinės ląstelės genetinei informacijai.

Eukariotinės ląstelės gyvenimo ciklą sudaro 4 stadijos:

M stadija – tai ląstelės dalijimosi – mitozės stadija;

G1 stadija – ląstelės augimo ir organoidų augimo bei daugėjimo stadija;

S stadija – gaminama DNR kopija, sintetinami reikalingi dalijimuisi baltymai;

G2 stadija – pasiruošimas mitozei.

G1, S, G2 stadijos dar vadinamos interfaze (ramybės stadija). Šių stadijų metu ruošiamasi naujam pasidalijimui. Visų stadijų eigą reguliuoja fermentai ir baltymai. Sutrikus ląstelės ciklui, gali išsivystyti vėžinės ląstelės, augliai, sutrikti organizmo augimas. Vėžinės ląstelės atsiranda, kai sutrinka interfazės ciklas ir ląstelės pradeda be jokios pertraukos dalintis. Tokios nesubrendusios ląstelės neatlieka jokios funkcijos, o parazituoja sveikąsias. Parazituojančios vadinamos piktybinėmis vėžinėmis ląstelėmis.

Eukariotinių ląstelių dalijimasis

Mitozės metu susidaro verpstė, ji vienodai padalija chromosomas. Ląstelės centre yra centrosoma, kuri prieš mitozę pasidalija. Centrosomose yra centriolės, jos atsakingos už verpstės susidarymą.

Mitozės fazės:

Profazė: susidaro chromosomos. Sunyksta branduolėlis. Sutrūkinėja branduolio apvalkalas. Padvigubėja chromosomos. Susiformuoja dalijimosi verpstė.

Metafazė. Chromosomos prijungiamos prie dalijimosi verpstės ir išsidėsto ląstelės centre.

Anafazė. Seserinės chromosomos išsiskiria per centromerą ir susidaro dvi dukterinės chromosomos. Verpstės siūlai dukterines chromosomas nutempia į skirtingus ląstelės polius.

Telofazė. Sunyksta dalijimosi verpstė. Aplink chromosomas susidaro branduolio apvalkalas. Chromosomos pavirsta chromatinu. Susidaro nauji branduolėliai.

Citokinezė. Pasidalija pusiau visa likusi ląstelė ir susidaro 2 naujos diploidinės (2n) ląstelės.

Interfazė. Naujos ląstelės auga ir ruošiasi naujam pasidalijimui.

Dukterinėse ląstelėse yra 2n chromosomų rinkiniai, jos tokios pat kaip ir motininė ląstelė.

Augaluose mitozė vyksta gaminamuosiuose audiniuose (brazde, šaknų ir stiebų viršūnėlėse). Augalinėse ląstelėse centriolių nėra. Jų citokinezė skiriasi nuo gyvūninių ląstelių. Naują sienelę pagamina Goldžio aparatas. Sienelė sutvirtėja, kai gauna celiuliozės.

Protistų ir grybų ląstelėse mitozės metu branduolio apvalkalai nesunyksta.

Augaliniai audiniai

Lapai paprastai būna platūs ir ploni. Tokia forma turi maksimalų plotą, reikalingą sugerti anglies dioksidui ir Saulės energijai. Ląstelės beveik nesumedėja. Didžiąją dalį lapo sudaro asimiliacinis audinys, kurio pagrindinė funkcija – vykdyti fotosintezę.

Lapai taip pat gali atlikti apsauginę funkciją (saugo pumpurą), atraminę (ūseliai tvirtinasi prie atramos), kaupti medžiagas (svogūno lukštai), gaudyti vabzdžius (vabzdžiaėdžių augalų).

Lapų mozaika – tai lapų išsidėstymas taip, kad kiekvienas lapas būtų maksimaliai atsuktas į šviesos šaltinį ir galėtų efektyviai vykdyti fotosintezę.

Lapas sudarytas iš šių audinių:

Dengiamasis audinys (epidermis). Atlieka apsauginę ir atraminę funkcijas. Dažniausiai padengtas kutikule (vaško sluoksnis), kuri apsaugo lapą nuo išdžiuvimo ir parazitų. Kuo augalas auga sausesnėse vietose, tuo kutikulės sluoksnis storesnis. Šio audinio ląstelės labai tankiai išsidėsčiusios. Epidermyje galima rasti įvairių apsauginę funkciją atliekančių plaukelių. Taip pat šio audinio ląstelės gali virsti liaukinėmis ląstelėmis, išskiriančiomis įvairias apsaugines medžiagas (dilgelės lapai). Epidermyje taip pat yra žiotelės – tai plyšys apsuptas dviejų varstomųjų ląstelių, pro kurį vyksta dujų ir vandens garų apytaka. Žiotelių išsidėstymas ir kiekis priklauso nuo to, kokiomis sąlygomis augalas auga. Drėgnų vietų augalų lapai būna dideli, ploni, o žiotelės randamos lapo apačioje, kad neišgarintų per daug vandens. Ant vandens plūduriuojančių augalų žiotelės yra lapo viršuje, kad galėtų garinti vandens perteklių ir pasiimti anglies dioksido. Vandenyje esantys augalai žiotelių neturi, o anglies dioksidą pasiima kartu su vandeniu (ištirpęs vandenyje). Sausų vietų augalai turi labai nedaug žiotelių (dykumų augalai iš viso neturi) ir jos būna paslėptos labai giliai epidermyje, kad negarintų vandens. Paprastai, tokių vietų augalai turi pakitusios lapus (dyglius) arba lapai yra redukuoti (sunykę), o lapo funkcijas atlieka augalo stiebas. Žiotelės plyšio dydis priklauso nuo klimato sąlygų. Jei augalui pakanka vandens, varstomosios ląstelės prisipildo jo ir išsitempia (veikia turgorinis slėgis), o tuo pačiu atidaro plyšį. Kai vandens trūksta arba yra aukšta oro temperatūra, bei vėjuota varstomosios ląstelės vandens neprisipildo ir plyšio neatidaro. Tokiu atveju medžiagų apytaka augale būna sulėtėjusi.

Asimiliacinis audinys. Jis yra sudarytas iš dviejų sluoksnių: puriojo ir stačiojo. Šio audinio ląstelėse gausu chloroplastų. Pagrindinė asimiliacinio audinio funkcija – fotosintezė. Puriojo sluoksnio ląstelės netaisyklingos, turi didelius tarpuląsčius, kuriuose gali kaupti medžiagų atsargas bei padidina paviršių, reikalingą dujų apykaitai. Stačiojo audinio ląstelės būna arčiau lapo paviršiaus (kad gautų kuo daugiau šviesos energijos), jo tarpuląsčiai mažesni. Šio sluoksnio ląstelėse yra kur kas daugiau chloroplastų, nei puriajame sluoksnyje. Šio audinio dalis aktyvesnė šviesinės fotosintezės fazės metu.

Laidusis (apytakinis) audinys. Šis audinys jungia lapą su stiebu ir kitais augalo organais. Juo į lapą ir iš lapo nešamos medžiagos ir vanduo. Apytakinį audinį sudaro vandens ir rėtiniai indai. Vandens indai išsidėstę medienoje, jų ląstelės negyvos. Jais į lapų ląsteles atnešamas vanduo ir mineralinės medžiagos iš šaknų. Rėtiniai indai išsidėstę karnienoje, jų ląstelės gyvos. Jais vanduo ir organinės medžiagos nešamos iš asimiliacinio audinio į visus kitus augalo organus. Vanduo indais juda dėl vandens potencialų (slėgio) skirtumo. Garinant vandenį pro lapus sukuriamas potencialų skirtumas tarp lapo ir šaknų (šaknyse vandens slėgis būna didelis, o lapuose – mažas), tai verčia vandenį judėti indais, taip pat turi įtakos osmosinio slėgio skirtumas.

Gaminamasis audinys. (stiebe – brazdas, dar randamas lapų, šaknų ir augalo viršūnės augimo zonose). Šio audinio ląstelės nespecializuotos, turi didelius branduolius. Pagamintos ląstelės migruoja į augalo augimo vietą. Dėl šio audinio augalas auga, o pasenusios augalo dalys atnaujinamos.

Gyvūniniai (žmogaus) audiniai

Audinys – tai panaši ląstelių grupė, atliekanti panašias funkcijas.

Organas – tai grupė skirtingų audinių, dalyvaujančių vykdant tą pačią funkciją.

Organų sistema – tai grupė organų dalyvaujančių toje pačioje funkcijoje.

Organizmas – tai visos organų sistemos.

Gyvūno (taip pat ir žmogaus) organizme randami šie audiniai:

Epitelinis audinys (epitelis). Sudaro ištisinę kūno paviršiaus dangą, iškloja vidines ertmes, iš jo susidaro liaukos. Klasifikuojant pagal ląstelių formą, skiriamos 4 epitelinio audinio rūšys:

Vienasluoksnis epitelis. Randamas vidaus organuose, yra tik vienas ląstelių sluoksnis. Būtina greita medžiagų apykaita (plaučiai, inkstai ir kt.)

Daugiasluoksnis epitelis. Pagrindinė funkcija – apsauginė. Greitai atsinaujina, pasenusios ląstelės žūsta ir nusitrina. Randamas odos paviršiuje storiausias delnuose ir paduose, nes aktyviausiai kontaktuoja su paviršiais.

Virpamasis epitelis. Randamas žarnų vidinėse sienelėse, kvėpavimo takuose. Ląstelės turi membranines išaugas, kurių dėka padidina siurbiamąjį paviršių (svarbu medžiagų apykaitai). Kvėpavimo takuose išaugos sulaiko su oru patekusius svetimkūnius, kurie čiaudėjant ar kosėjant pašalinami iš organizmo.

Liaukinis epitelis. Randamas organizmo liaukose, gamina išskyras. Ląstelės yra taurės formos. Sudaro vidaus sekrecijos (endokrinines) liaukas arba išorės sekrecijos (egzokrinines) liaukas. Endokrininės liaukos pagamintas medžiagas (hormonus) išskiria tiesiogiai į kraują. Egzokrininės liaukos pagamintas medžiagas išskiria į latakus, ertmes arba kūno paviršių (prakaito, seilių ir kt. liaukos). Mišrios sekrecijos liaukos (kasa, sėklidės) gaminamas medžiagas išskiria ir į kraują, ir į kūno ertmes ar kūno paviršių.

Jungimasis audinys. Sujungia, palaiko ir apsaugo struktūras, užpildo tarpus, kaupia riebalus, jame susidaro kraujo ląstelės. Gyvūnuose, kurie gali atauginti (regeneruoti) nutrauktas dalis, jis yra raumeninių ir kaulinių ląstelių šaltinis. Jungiamojo audinio rūšys:

1. Purusis skaidulinis jungiamasis audinys. Palaiko epitelį bei daugelį vidaus organų (plaučius, arterijas ir šlapimo pūslę). Jis sudaro dengiamąjį apsauginį apvalkalą daugeliui vidaus organų – raumenims, kraujagyslėms ir nervams.

2. Tankusis skaudulinis jungiamasis audinys. Turi daug kolageno skaidulų. Randamas sausgyslėse ir raiščiuose.

3. Riebalinis audinys. Atlieka termoreguliacinę funkciją ir kaupia riebalus. Daugiausia randama po oda, apie inkstus ir širdies paviršiuje.

4. Kremzlinis audinys. Jame yra daug baltymų, kurie suteikia lankstumo. Kai kurių stuburinių visi griaučiai yra kremzliniai (rajos, rykliai). Žmogaus griaučiai tik gimus būna kremzliniai, o vėliau sukaulėja. Kremzlės lieka ilgųjų kaulų galuose, nosies gale, ausyje, kvėpavimo takų sienelėse ir tarp slanktelių.

5. Kaulinis audinys. Sudarytas iš kolageno (suteikia lankstumo) ir kalcio druskų (suteikia tvirtumo). Kaulas sudarytas iš žiedo formos ląstelių, kurių centre yra kanalai. Kanaluose išsidėstę nervai ir kraujagyslės. Kraujagyslėmis atnešamos maisto medžiagos leidžia kaului atsinaujinti. Kaulas sudarytas iš tankiosios medžiagos (palaiko formą, apsaugo) ir korytosios (suteikia kaulams tvirtumo, jame gaminamos kraujo ląstelės).

Kraujas. Vienintelis skystas audinys. Atlieka transportinę, reguliuojamąją ir apsauginę funkcijas. Išnešioja maisto medžiagas, šalina nereikalingas medžiagas iš ląstelių. Kraujas padeda paskirstyti šilumą, skysčių, jonų ir pH pusiausvyrą. Kraujas sudarytas iš kraujo plazmos ir kraujo ląstelių. Plazma yra skystoji kraujo dalis, ją sudaro 90 procentų vandens, bei 10 procentų jame ištirpusių medžiagų. Kraujo ląstelės yra dviejų rūšių:

Eritrocitai (raudonieji kraujo kūneliai). Perneša deguonį ir anglies dioksidą. Ląstelėse nėra branduolio, randama baltymo – hemoglobino, jis lengvai reaguoja su deguonimi ir anglies dioksidu. Ląstelė yra disko formos, tai padeda daugiau pernešti dujų.

Leukocitai (baltieji kraujo kūneliai). Kovoja su infekcijomis, atsakingi už žmogaus imuninę sistemą. Yra keletas rūšių:

Garnuliocitai (citoplazmoje turi granules). Yra trijų rūšių:

Neutrofilai (reaguoja su neutraliais dažais);

Aezinofilai (reaguoja su rūgštiniais dažais);

Bazofilai (reaguoja su baziniais dažais).

Agranuliocitai (citoplazmoje granulių nėra):

Monocitai (turi didelį branduolį);

Limfocitai (atsakingi už imuninę sistemą, sergant AIDS naikinami būtent jie).

Trombocitai (kraujo plokštelės). Tai nėra pilnos ląstelės, o kitų kraujo ląstelių nuolaužos. Svarbūs kraujo krešėjime.

Raumeninis audinys. Raumens skaidulose yra aktinino ir miozino siūlų, kurių sąveika leidžia judėti raumenims. Yra trijų tipų:

Griaučių skersaruožis raumuo. Sausgyslėmis tvirtinasi prie griaučių kaulų. Kontroliuojami valingai. Vienoje skaiduloje randama daug branduolių. Palaiko kūno formą, termoreguliaciją ir atsakingi už kūno judėjimą.

Širdies skersaruožis raumuo. Randams tik širdies sienelėje. Valdomas nevalingai. Skaiduloje yra tik vienas branduolys. Savo išvaizda panašus į griaučių skersaruožį raumenį.

Lygusis raumuo. Jų skaidulos neruožuotos. Susitraukinėja nevalingai. Randami visuose vidaus organų sienelėse. Susitraukia lėčiau nei skersaruožiai raumenys, tačiau susitraukę gali būti daug ilgiau. Žarnų sienelėse esantys lygieji raumenys varo maistą žarnynu, kraujagyslėse susitraukę – pakelia kraujospūdį.

Nervinis audinys. Sudarytas iš neuronų ir neuroglijų. Yra galvos ir nugaros smegenyse. Neuronas – specializuota ląstelėm sudaryta iš dendritų (perduoda signalus į ląstelės kūną), ląstelės kūnas, aksonas (perduoda nervinius impulsus iš ląstelės kūno). Aksonai ir dendritai dar vadinami neurono skaidulomis, apsuptos jungiamojo audinio sudaro organizmo nervus. Nervai perduoda nervinius impulsus iš receptorių į smegenis, o iš smegenų neša atsakymą į raumenis ar liaukas (reflekso lankas). Neuroglijos ląstelės maitina ir apsaugo neuronus.

Oda

Žmogaus oda dengia kūną, saugodama po ja esančius darinius nuo fizinių traumų, mikrobinio užkrėtimo ir vandens netekimo, veikiant UV spinduliams joje gaminamas vitaminas D. taip pat padeda reguliuoti kūno temperatūrą, o kadangi joje yra jutimo receptorių, oda padeda suvokti aplinką.

Odoje yra trys sluoksniai:

Epidermis. Išorinis, plonesnis odos sluoksnis. Jo ląstelės nuolatos dalijasi ir atsinaujina. Paviršiuje esančios ląstelės nebeaprūpinamos krauju, todėl suragėja, suplokštėja ir galų gale miršta. Nuo epidermio jos nubyra (arba nusitrina).suragėja, nes jose kaupiasi vandeniui atsparus baltymas – keratinas. Suragėjusių ląstelių sluoksnis storiausias paduose ir rankų delnuose.

Derma (tikroji oda). Joje yra elastinių ir kolageno skaidulų. Joje randama daug odos darinių. Plaukeliai – atsakingi už apsauginę ir termoreguliacinę funkciją (reguliuoja odos porų dydį). Riebalinės liaukos – atsiveria į kiekvieną plaukelio maišelį, išskiria aliejinę medžiagą, kuri sutepa plaukus ir odą. Plauką pakeliantis raumuo – tvirtinasi prie plauko, jį pakelia. Prakaito liaukos – šalina prakaitą (vandens garus ir druskų perteklių), vėsina organizmą. Receptoriai: slėgimo, lietimo, temperatūros (šalčio ir karščio) ir skausmo. Reaguoja į aplinkos pokyčius. Receptorių ypatingai daug randama pirštų galuose ir kituose odos paviršiuose, kurie dažniausiai reaguoja su aplinka. Nervai – perduoda nervinius impulsus į centrinę nervų sistemą. Kraujagyslės – vykdo medžiagų apykaitą odoje. Kai odos kraujagyslės išsiplečia, žmogus parausta, o kai susitraukia – pabąla.

Poodis. Sudaro purusis jungiamasis ir riebalinis audiniai. Atlieka apsauginę, termoreguliacinę funkciją. Suteikia apvalumo kūno formoms.